激光负温度

① “激光”能产生多少摄氏度的高温

激光(laser)是指受激辐射产生的光放大，是一种高质量的光源。
激光的特点： 1.方向性好 2.单色性好 3.能量集中 4.相干性好
激光的生物组织效应：
1.光热效应 2.光化效应 3.电磁效应 4.压力效应
激光的生物组织作用： 1.高功率激光凝固、灼除、汽化 2.低功率激光照射
3.“光刀”精细分割
激光，是一种自然界原本不存在的，因受激而发出的具有方向性好、亮度高、单色性好和相干性好等特性的光。物理学家把产生激光的机理溯源到1917年爱因斯坦解释黑体辐射定律时提出的假说，即光的吸收和发射可经由受激吸收、受激辐射和自发辐射三种基本过程。众所周知，任何一种光源的发光都与其物质内部粒子的运动状态有关。当处于低能级上的粒子（原子、分子或离子）吸收了适当频率外来能量（光）被激发而跃迁到相应的高能级上（受激吸收）后，总是力图跃迁到较低的能级去，同时将多余的能量以光子形式释放出来。如果光是在没有外来光子作用下自发地释放出来的（自发辐射），此时被释放的光即为普通的光（如电灯、霓虹灯等），其特点是光的频率大小、方向和步调都很不一致。但如果是在外来光子直接作用下由高能级向低能级跃迁时将多余的能量以光子形式释放出来（受激辐射），被释放的光子则与外来的入射光子在频率、位相、传播方向等方面完全一致，这就意味着外来光得到了加强，我们称之为光放大。显然，如果通过受激吸收，使处于高能级的粒子数比处于低能级的越多（粒子数反转），这种光的放大现象就越明显，这时就有可能形成激光了。

激光之所以被誉为神奇的光，是因为它有普通光所完全不具备的四大特性。

1.方向性好 ——普通光源（太阳、白炽灯或荧光灯）向四面八方发光，而激光的发光方向可以限制在小于几个毫弧度立体角内（图8-9），这就使得在照射方向上的照度提高千万倍。激光准直、导向和测距就是利用方向性好这一特性。

2.亮度高 ——激光是当代最亮的光源，只有氢弹爆炸瞬间强烈的闪光才能与它相比拟。太阳光亮度大约是103瓦／（厘米2.球面度），而一台大功率激光器的输出光亮度经太阳光高出7～14个数量级。这样，尽管激光的总能量并不一定很大，但由于能量高度集中，很容易在某一微小点处产生高压和几万摄氏度甚至几百万摄氏度高温。激光打孔、切割、焊接和激光外科手术就是利用了这一特性。

3.单色性好 ——光是一种电磁波。光的颜色取决于它的波长。普通光源发出的光通常包含着各种波长，是各种颜色光的混合。太阳光包含红、登、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的可见光及红外光、紫外光等不可见光。而某种激光的波长，只集中在十分窄的光谱波段或频率范围内。如氦氖激光的波长为632.8纳米，其波长变化范围不到万分之一纳米。由于激光的单色性好，为精密度仪器测量和激励某些化学反应等科学实验提供了极为有利的手段。

4.相干性好 ——干涉是波动现象的一种属性。基于激光具有高方向性和高单色性的特性，它必然相干性极好。激光的这一特性使全息照相成为现实。 ——所谓激光技术，就是探索开发各种产生激光的方法以及探索应用激光的这些特性为人类造福的技术的总称。自1960年美国研制成功世界上第一台红宝石激光器，我国也于1961年研制成功国产首台红宝石激光器以来，激光技术被认为是20世纪继量子物理学、无线电技术、原子能技术、半导体技术、电子计算机技术之后的又一重大科学技术新成就。30多年来，激光技术得到突飞猛进的发展，不仅研制了各个特色的多种多样的激光器，而且激光应用领域不断拓展，并形成了激光唱盘唱机、激光医疗、激光加工、激光全息照相、激光照排印刷、激光打印以及激光武器等一系列新兴产业。激光技术的飞速发展，使其成为当今新技术革命的“带头技术”之一。

② 请问激光的温度是多少

氦氖激光器的输出功率跟激光器本身的温度有关系,激光器发热会引起所发出的激光的强度先增加,后降低。因为它原理是氦和氖之间的能力碰撞转移，温度高了原子热运动加强影响输出功率，所以要冷却。
法国科学家用激光脉冲刷新温度提升纪录 2006-05-14 19:42:19
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法国科学家最近用激光脉冲穿透纯蓝宝石，使材料温度提升的速度快于以往任何一种爆炸，从而刷新了单位时间内温度提升的纪录。 据《自然》杂志网站13日报道，法国波尔多大学物理学家推断，在这次实验中，激光脉冲每秒能将材料温度提高100亿亿摄氏度，但目前整个过程还只能维持几个飞秒（1个飞秒为1000万亿分之一秒）。
他们说，这种剧烈的加热过程制造出了直径几千分之一毫米的微型火球，其压强达到10万亿帕，约是地心压强的20倍，形象地说，就相当于数百头大象在一个针尖上跳舞。
该大学理论物理学教授弗拉基米尔·吉洪丘克说，如此强大的挤压使温度陡增至50万摄氏度，导致蓝宝石发生爆炸，这一过程与原子弹爆炸的情况差不多。这一成功实验表明科学家现在可以通过使用激光来模拟行星内核的运行状况。

③ 世界上第一台激光器达到的温度是多少度

激光现在已经很普通了，我们平常听的CD音响、电脑中的光盘驱动器，甚至一些学校老师使用的电子教鞭，都应用了激光器。但在几十年前，激光还是很神秘的东西。

20世纪初，爱因斯坦提出了受激辐射的理论，即处于高能态的物质粒子受到一个能量等于两个能级之间能量差的光子的作用，将转变到低能态并产生第二个光子，与第一个光子同时发射出来。这种辐射输出的光获得了放大，而且是相干光，即多个光子的发射方向、频率、位相、偏振完全相同。

此后，科学家们研究电磁辐射与各种微观粒子的相互作用，对粒子的能级分布、跃迁和光子辐射等问题有了更深入的认识。20世纪50年代，美国物理学家拉姆发明了微波技术。稍后，美国贝尔实验室的汤斯以及前苏联物理学家巴索夫和普罗霍洛夫分别提出了利用原子和分子的受激辐射原理来产生和放大微波的设计。1954年，汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，也称“脉泽”，能够产生频率为24GHz的微波。汤斯与巴索夫和普罗霍洛夫因此分获1964年诺贝尔物理学奖。

汤斯等人将微波激射器与光学理论知识结合起来，提出如果一个系统中处于高能态的原子数多于低能态的原子数，此时只要有一个光子引发，就会使处于高能态的原子受激辐射出一个与之相同的光子，这两个光子又会引发其他原子受激辐射。这样连续不断地进行下去，就导致了光的受激辐射放大，形成比原来亮得多的相干单色光。后来人们将这种光简称为“激光”。

1960年，美国物理学家梅曼用高强闪光灯来激发红宝石水晶里的铬原子，产生一条纤细的红色光柱，当它射向某一点时，可达到7000℃的高温。同年12月，另一位美国科学家贾万成功地制造出第一台氦氖气体激光器。两年后，有3组科学家几乎同时发明了半导体激光器。很快，人们又研制成波长可在一段范围内连续调节的有机染料激光器。随后，输出能量大、功率高的化学激光器等也纷纷问世。

激光是一种完全新型的光，它具有前所未有的极强亮度和单一波长，方向性和波束平行度极高，很快被应用于加工业、精密测量、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面。若人们利用激光对各种材料进行加工，能够在一个针尖上钻数百个孔；用激光测量地月之间距离时精度可以达到厘米量级；一根用激光传送信号的光导电缆可以携带相当于数万根铜制电话线的信息量；医疗上可用激光进行切割、止血、缝合等手术；很多激光武器和激光制导武器也已经投入使用。

④ ”负温度“：其实是非常高的温度

小孩子玩的游戏中有一种“反了的世界”，那里一切都是反着来的：说左边指的是右边，说对意味着错，说好则表示坏等等。这样颠倒了的世界并不仅仅是人们的想象，它们在物理世界中也存在着。比如大家可能听说过的反物质，它与相应的寻常物质在很多性质和行为上都是反着来的。

2013年元旦刚过，德国物理学家乌尔里克·斯奈德便发布了一项新成就：实现了处于比绝对零度还低的“负温度”状态的气体。这个结果通过新闻界报道引发了对温度的好奇。其实，所谓的“负温度”并不是一项新发明，也不是不可思议的极低温。恰恰相反，那可以说是非常高的温度，以至于无法用通常的温度概念描述。这也是一个与经验相反的颠倒世界。
人类对温度的认识起始于日常生活中的体验：夏天很热、冬天很冷。日晒、火烤等可以使物质由冷变热。热的物体又可以通过接触等方式使冷的物体变热，同时自己变冷。温度便是物体冷热程度的一个度量。
初始的温度也就以大家熟悉的状态来衡量。我们沿用至今的摄氏温标和华氏温标都是早在18世纪就已发明的。前者将水结冰的状态定为0度，水沸腾为100度；后者则用水的冰点和人的体温做标度参照。这两种温标所表示的温度都只是相对性的，其数值本身没有意义。摄氏零度以下的“负温度”只是说比水结冰的温度还要低，在冬天很常见，并没有什么不寻常的地方。
19世纪中期，物理学家通过热力学研究逐渐认识到所谓的热其实是物质中分子或原子的运动，热的传导便是这种热运动能量的传递，而温度便是对该能量的度量。温度越高，分子热运动越激烈，而温度越低，热运动便趋于缓慢。由此推论，温度不是没有下限的——可以想象，在某一个极其寒冷的低温，所有的热运动都会停止，所有的原子分子都静止，这便是最低温度的极限，不可能存在比那更低的温度。
1848年，英国物理学家开尔文爵士据此提出一个更为科学的温标。所谓的开尔文温标实际上就是摄氏温标，只是重新标度了0度。开尔文温标的0度便是上述的温度极限——也就是“绝对零度”，相当于摄氏-273.15度。因此，水的冰点在开尔文温标中便成为273.15度，而水沸腾的温度则是开氏373.15度。
热力学研究还发现，不仅仅不存在绝对零度以下（负温度）的状态，绝对零度本身也是无法达到的。此后发现的量子力学之测不准原理更说明原子是不可能绝对静止，因此不可能存在处于绝对零度的系统。目前所知的最接近绝对零度的物质是在实验室里人为创造出来的。科学家通过激光制冷手段可以将处于气体状态的原子冷却到极低温，并因此实现玻色-爱因斯坦凝聚。2003年，麻省理工学院的实验室将钠原子降到450pK（1pK是10的负12次方开尔文度），是现在的最低温记录。
温度也是热平衡的标志。不同温度的物体放到一起，热的会变冷，冷的会变热，直到它们都有着同样的温度为止。但温度不是平衡态的唯一标志。两杯温度相同，但一杯染了红色一杯染了黄色的水接触后也会互相混合，直到颜色达到一致（橙色）为止。不同颜色的融和过程是一种从有序走向无序的过程。混合前两种颜色泾渭分明，混合后则一片均匀，失去了按颜色“站队”的秩序。
这两种走向平衡的过程都是所谓的“不可逆过程”。不同温度物体放一起会自动地达到同样温度，却不可能自动地恢复一头热一头冷状态；两种颜色的液体会自动混合，却绝不会自己回到分离的颜色情形。同样地，一杯水打翻在桌面上，水会自然地流散开，却不会聚拢回到杯子里，这也就是常说的“覆水难收”。
为了描述这种不可逆过程，德国物理学家鲁道夫·克劳修斯在1865年提出了一个叫做“熵”的概念。这个生僻的词在希腊文中的原意是“转变的方向”。克劳修斯指出，一个孤立系统会自发地向熵值增加的方向演变，而相反方向的过程必须通过外力帮忙才能实现。
后来的统计物理学研究为熵作出了更为清楚的定义：熵值描述的是系统在可能占有的微观状态上的分布程度。如果一个系统只占有小部分的状态，比如固体中分子只在固定的晶格点附近振动或者按照颜色站好队的水，它的熵值便比较低。反之，流体中分子可以完全自由运动；不同颜色融合后的分子间的分布组合也大大增加，其熵值也就比较高。
熵还为温度本身提供了一个更为严格的定义。因为热运动并不是系统唯一的能量来源，把温度简单地看作热能的衡量并不准确。物理系学中的温度是改变一个系统的熵所需要的能量。在不同的状态下，将一个系统的熵改变一定量时所需要的能量是不同的，而这正是系统温度的不同。
在我们日常的世界中，能量和熵的变化总是步调一致的，系统在获得能量的同时熵会增加。物体获得能量（热量）后会膨胀，扩大状态空间，甚至从固体融化成液体、进而蒸发为气体，这都是趋向无序的过程。反之，能量减少时熵亦会减小。这样得出的温度数值随状态变化虽然不同，却永远是正数，也就是绝对零度以上。
然而，在量子世界里，我们却可以遇到甚至构造出一些奇异的体系，与日常经验不符乃至相反。在经典世界里，随着能量的增加，系统中粒子动能会越来越大，没有止境。它们能占据的态也因此越来越多，更加无序，所以系统的熵会随着能量增加。
而量子世界中的粒子只能占据量子化的能量态。随着能量的增加，越来越多的粒子会进入高能量态。绝大多数的量子系统有着无止境的高能量态，粒子占据越多的高能量态，系统的熵越高。这与经典系统没有区别。的确，量子系统在高温条件下通常可以用经典物理描述。
但在非常特殊的情况下，人们可以设计出只存在有限能级的量子系统。在这样的系统中，粒子所能占据的能量态有限。能量增加的结果使得越来越多的粒子集中在最高的能级上。这样集中的结果是系统趋于有序，熵反而减少了。如果所有的粒子都集中在最高能级上，系统会变得完全有序，熵因此变成零——与所有粒子都集中在最低能量态的经典意义上的绝对零度情形一样，只是完全颠倒了。因为能量增加导致熵减少，按照“改变系统的熵所需要的能量”的定义，该系统的温度是负数！
这个意义上的负温度虽然匪夷所思，它其实是很早就被科学家认识的。它之所以稀有，是因为它在经典物理世界中不可能存在，在量子世界中也需要非常特殊的条件才可能。这样的负温度系统早在1951年就被物理学家在核子自旋系统中证实了。差不多同时，科学家发明了激光。他们选择合适的材料和条件，使得其中原子只有少数几个能级可供电子跃迁，然后输入能量将大量原子激发到其中的高能激发态，使得处于高能量态的原子多于基态。这样的原子体系便处于负温度状态。而这些原子步调一致地从激发态跃迁回基态时所付出的光子便成为激光束。
核自旋和激光系统都不是“纯粹”的负温度系统。它们只是在特定的自由度（自旋和原子能级）上实现了负温度，而原子本身所处的还是平常的正温度环境。今年德国物理学家所实现的突破便在于他们把一些经过激光制冷的原子通过调制整体地进入了负温度状态，这些原子完全处于负温度，不再另有正温度环境。但这样实现的状态非常不稳定，只能存活非常短暂的时间。
如果负温度系统接触到正温度系统是会发生什么样的现象？处于负温度状态的系统是不稳定的，会自发的释放能量。激光束正是这种能量释放的表现。它们接触到正温度系统时会自发地将能量传递给对方。正温度系统接收热量后能量和熵都会增加，温度增高。同时负温度系统在损失能量时（如果没有外来能量补充的话）熵也会增加，直到失去负温度状态。因此整个系统正像热力学定律所要求的那样向熵增加的方向演变。因为这个过程中能量（热量）是从负温度一方传向正温度一方，负温度并不比正温度更“冷”，而是比任何正温度还要“热”——这正是一个颠倒了的物理世界。
（作者：程鹗）

⑤ 激光器温度太低是什么原因引起的

激光器温度太低是指低到什么程度呢？是环境温度还是激光器本身的工作温度呢？一般对于激光器来说，工作温度在20℃-30℃为最佳的工作温度，使用冷水机冷却也是在这个温度范围内，这个温度范围可以确保激光器与冷水机都能发挥最佳工况。激光器在运行的时候会产生一定的热量，若温度太低，可以检查一下激光器的环境温度以及冷水机的冷却温度是否在正常范围。

⑥ 为什么激光管内正发射激光的气体,其温度为负温度(<0k)

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这里的温度定义是根据玻耳兹曼分布率定义的。

根据玻耳兹曼分布率（Bai这里没法写公式），
正温度下能量越高的能级上粒子分布比例越小；
绝对零度时所有粒子都简并到最低能级上。
（玻耳兹曼分布不考虑费米子，没有简并互斥的概念）

而激光器Laser和微波激射器Maser都是利用粒子数反转来工作的，
所谓粒子数反转，就是高能级上的粒子数超过低能级上的粒子数，
这种情况如果继续使用玻耳兹曼分布公式的话，就会推出一个负温度！

但这只是理论上“低于绝对零度”的现象，实际上并不是真的低温，
因为根据热力学第零定律，温度从本质上来说应该是一个相对值，
两个物体接触传热时，失去热量的一侧温度高，另一侧温度低。
用相对值定义温度，永远只会有正的温度（K）。

而用单一体系内部的粒子数分布来定义温度，才会得到负温度，
这是没有实际意义的，只有理论价值。

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实现粒子数反转的办法很多：泵光源、化学反应、半导体中的电势差等等，
都可以把粒子提升到高能级，然后少量粒子自发的向低能级跃迁发光，
这些光在激光器谐振腔内来回反射，激发大量同样的高能粒子也向低能级跃迁，
并且它们发出的光与最初少数粒子发出的光频率、相位完全一致，
这就是Laser和Maser的核心物理过程——受激辐射。

（激光器 LASER 的全称就是 Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation 受激辐射式光放大器；而微波激射器 MASER
的全称是 Microwave Amplification by Stimulated Emission of
Radiation 受激辐射式微波放大器）

由于整个过程是从少量高能粒子跃迁发光演化为大量粒子跃迁发光，
光（或微波）的强度呈雪崩式的急剧增长，最终从谐振腔中发出的是
强度高、相位和频率高度一致的相干光（或微波）。

如果这个过程是先粒子数反转，后受激辐射；再粒子数反转，再受激辐射
……那么就是脉冲式激光器；
如果用来实现粒子数反转的装置足够强劲，就可能在激光/微波发出的
全过程中不断地将粒子从低能态抽运到高能态，保证始终是粒子数反转
状态，从而能连续发光，那么就是连续式激光器。

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⑦ 激光切割的表面温度是多少

激光切割；使加抄工物品（表面）受到强大的热能而温度急剧增加，使该点因高温而迅速的融化或者汽化，配合激光头的运行轨迹从而达到加工的目的。
被切割的物质不一样，表面产生的温度不一样；温度还与激光设备的型号规格等有影响，比如一般陶瓷切割分解温度1878度，升华温度1990。切割的物质不一样，就需要调节激光机，达到分解温度或升华温度即可进行切割。仅供参考，望采纳！

⑧ 激光武器的温度大概是多少

首先光通说是认为没有温度的存在的，虽然最近研究在较高温度下产生回光子。
虽然光是没有温答度的，但是有一种概念武器叫做等离子武器，也叫粒子束武器，发射的是粒子，速度可接近光速，温度大概是几百万到几千万度。（因为发射的粒子是等离子态温度需达到如此）

⑨ 光纤激光器工作温度是多少

温度没有明确的定义，不一定，平时我们手摸上去有点热，只要将冰箱的散热冷却效果一定是好的。易于使用是没有问题的。你试着放点冰箱周围的空间比较通风的地方是最好的。